Cerradura con inteligencia artificial

[pic 1]INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL[pic 2][pic 3]

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

UNIDAD ZACATENCO

Carrera: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica

Grupo: 7CM6

Materia: Microcontroladores

Proyecto final Docente:

Dr. Miguel Ángel Alemán Arce.

Alumnos:

Alvarado Serrano Ezequiel.

Hernández Flores Luis Alberto.

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Fecha de entrega:

9 de julio del 2023

[pic 4]Cerradura con inteligencia artificial

Introducción

Hoy en día la inseguridad se vuelve cada vez más normal en el país y en específico en las ciudades como lo es la CDMX. Las cerraduras convencionales tienen desventajas y riesgos asociados. Algunas consideraciones a tener en cuenta serían:

1. Pérdida de llaves: Si pierdes tus llaves o te las roban, puedes enfrentar problemas de seguridad y tener que reemplazar la cerradura o hacer copias adicionales de las llaves, eso implica tener bastantes perdidas monetarias.
2. Necesidad de llevar llaves físicas: Es necesario llevar llaves contigo y asegurarte de no olvidarlas o perderlas.
3. Dificultad para controlar el acceso: Si deseas proporcionar acceso temporal a alguien, como un huésped o un trabajador de mantenimiento, debes entregarle una copia física de la llave, lo que puede resultar incómodo o inconveniente.
4. Falta de registros de actividad: Las cerraduras convencionales no registran de manera automática quién entra o sale de la propiedad, lo que dificulta el seguimiento y la monitorización.

Una solución a este problema sería cambiar estas cerraduras por unas inteligentes, estas cerraduras son dispositivos electrónicos que permiten controlar y gestionar el acceso a una puerta de manera remota y a través de tecnologías como Bluetooth, Wi-Fi o incluso mediante la conexión a Internet. Pueden ser utilizadas en diversas situaciones y lugares por varias razones, entre las que se incluyen:

1. Hogares: Las cerraduras inteligentes pueden brindar mayor comodidad al permitirte controlar el acceso a tu hogar desde cualquier lugar. Además, la capacidad de otorgar acceso temporal a familiares, amigos o proveedores de servicios sin necesidad de darles una llave física puede ser muy útil.
2. Propiedades de alquiler: Las cerraduras inteligentes facilitan la gestión de propiedades de alquiler, ya que puedes conceder y revocar el acceso de forma remota, sin tener que entregar llaves físicas a los inquilinos. También puedes recibir notificaciones cuando se accede a la propiedad.
3. Oficinas y negocios: Las cerraduras inteligentes permiten un control de acceso más eficiente y seguro a las instalaciones comerciales. Puedes gestionar quién puede ingresar a áreas restringidas y recibir notificaciones en tiempo real sobre la actividad de acceso.

[pic 5]La importancia de las cerraduras inteligentes radica en la comodidad, seguridad y control que proporcionan a los usuarios. Algunas de las funciones y ventajas más destacadas para su elaboración:

1. Acceso sin llave: Las cerraduras inteligentes eliminan la necesidad de llevar consigo llaves físicas. En su lugar, puedes utilizar métodos de acceso como códigos numéricos, tarjetas de proximidad, huellas dactilares o incluso tu smartphone. Esto evita la pérdida de llaves, el olvido de estas o el tener que hacer copias adicionales.
2. Control remoto: Con una cerradura inteligente, puedes controlar y monitorear el acceso a tu hogar u oficina desde cualquier lugar utilizando una aplicación en tu smartphone o a través de una plataforma en línea. Puedes conceder o revocar acceso a personas específicas, recibir notificaciones en tiempo real cuando alguien entra o sale, e incluso abrir la puerta de forma remota para permitir la entrada a alguien, aunque no estés presente físicamente.
3. Seguridad mejorada: Estas suelen ofrecer funciones de seguridad avanzadas, como la detección de intentos de intrusión, el registro de actividad de acceso y la capacidad de enviar alertas en caso de situaciones sospechosas. Algunos modelos también cuentan con encriptación de datos para proteger la comunicación entre la cerradura y la aplicación.
4. Registro de acceso y seguimiento: Las cerraduras inteligentes mantienen un registro de todas las actividades de acceso, lo que puede ser útil para saber quién ha entrado o salido en determinados momentos. Esto puede ser especialmente útil en entornos comerciales o de alquiler de propiedades.

Para la creación de una cerradura inteligente es importante elegir un modelo de calidad que se adapte a tus necesidades específicas, y al perfil de consumidores que nos vamos a enfocar al cubrir esas necesidades, creando un prototipo.

Funcionalidades y características que se esperan implementar.[pic 6][pic 7]

En nuestro caso se buscará crear un prototipo económico que funcione sin internet utilizando la Raspberry, se usara una “llave” como un objeto con características específicas y se muestre e identifique a una cámara (la cual estará a la vez conectada a la Raspberry), cada usuario que desee entrar se le dará un objeto en específico que solo ellos conocerán (y será secreta) y tendrán que mostrarlo a una cámara para que puedan ingresar, como característica extra se guardaran los datos de quien ingresa. Todo esto sin la necesidad de usar wi-fi para su correcto funcionamiento.

Propuesta para cubrir los requerimientos del Proyecto

Se describe la propuesta para satisfacer los requerimientos del proyecto. Se puede detallar las tecnologías, herramientas y metodologías que se planea utilizar, así como los componentes y módulos que serán necesarios. También se mencionará los pasos específicos que se seguirá para implementar cada requerimiento y cualquier consideración especial que se deba tener en cuenta.

¿Qué es Raspberry Pi?

La Raspberry Pi es una computadora de bajo costo y con un tamaño compacto, del porte de una tarjeta de crédito, puede ser conectada a un monitor de computador o un TV, y usarse con un ratón y teclado estándar. Es un pequeño computador que corre con un sistema operativo Linux capaz de permitirle a las personas de todas las edades explorar la computación y aprender a programar lenguajes

como Scratch y Python. Es capaz de hacer la mayoría de las tareas típicas de un computador de escritorio, desde navegar en internet, reproducir videos en alta resolución, manipular documentos de ofimática, hasta reproducir juegos.

Además, la Raspberry Pi tiene la habilidad de interactuar con el mundo exterior, puede ser usada en una amplia variedad de proyectos digitales, desde reproductores de música y video, detectores de padres, estaciones meteorológicas, hasta cajas de aves con cámaras infrarrojas. Queremos que veas que la Raspberry Pi puede ser usada por niños

y adultos por todas partes del mundo, para aprender a programar y entender cómo funcionan las computadoras.[pic 8][pic 9]

Especificaciones Técnicas

La Raspberry Pi 4 B+ cuenta con un GPIO de 40 pines, el cual permite el contacto con el mundo exterior, tanto por sensores como con actuadores, en este punto es importante conocer que el GPIO de Raspberry trabaja

con un nivel de 3.3V, así que si quieres conectar sensores que operan a 5V necesitaras un conversor de niveles lógicos. Debido que el procesador de la Raspberry Pi no tiene un conversor de analógico a digital integrado, por lo tanto, si quieres leer sensores analógicos hay que usar un conversor ADC externo. Además, cuentas con puertos de comunicación I2C, SPI y UART.

Python en Raspberry Pi:

La Raspberry Pi proporciona un entorno de desarrollo perfecto para Python debido a su capacidad para ejecutar este lenguaje de manera eficiente. Con su procesador de bajo consumo, GPIO (General Purpose Input/Output) y capacidades de comunicación, la Raspberry Pi se convierte en una plataforma ideal para desarrollar proyectos de visión por computadora y detección de objetos.

1. Python como lenguaje de programación: La Raspberry Pi es compatible con varios lenguajes de programación, pero Python es uno de los más populares y ampliamente utilizado en la comunidad de Raspberry. Python es elegido por su sintaxis sencilla, legibilidad y facilidad de aprendizaje, lo que lo convierte en una excelente opción para principiantes y programadores experimentados por igual.
2. [pic 10]Acceso a los pines GPIO: Una de las características destacadas de Raspberry Pi es su capacidad para interactuar con el mundo exterior a través de los pines GPIO (General Purpose Input/Output). Python proporciona bibliotecas como RPi.GPIO, que permiten controlar y leer los pines GPIO desde programas escritos en Python. Esto facilita la conexión y control de componentes electrónicos, como LED, sensores y actuadores, desde la Raspberry.
3. Desarrollo de aplicaciones: Python en Raspberry se utiliza ampliamente para el desarrollo de aplicaciones en diversos campos, como IoT (Internet de las cosas), robótica, automatización del hogar, proyectos educativos y más. La combinación de Python y Raspberry proporciona una plataforma versátil y accesible para crear proyectos interactivos e innovadores.
4. Bibliotecas y módulos: Python cuenta con una amplia gama de bibliotecas y módulos que facilitan el desarrollo de proyectos en Raspberry Pi. Algunas bibliotecas populares incluyen:

• RPi.GPIO: Permite controlar los pines GPIO de la Raspberry.
• picamera: Proporciona una interfaz para la cámara Raspberry.
• pyserial: Facilita la comunicación serial con otros dispositivos.
• smbus: Permite la comunicación con dispositivos I2C.
• Requests: Proporciona funcionalidades para realizar solicitudes HTTP.

OpenCV y Raspberry

OpenCV (Open Source Computer Vision Library) es una biblioteca de visión por ordenador de código abierto multiplataforma. OpenCV reúne todos los recursos necesarios para realizar las más variadas aplicaciones de visión artificial que se pueda imaginar, cubriendo: adquisición/obtención de imágenes de cámaras digitales, procesamiento y procesamiento de imágenes fijas y vídeo (stream y vídeos grabados) y algoritmos de Inteligencia Artificial. En otras palabras, con OpenCV puede hacer:

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